java.lang.String的substring、split方法引起的内存问题

最新推荐文章于 2024-05-21 13:47:43 发布

可口可乐的围脖

最新推荐文章于 2024-05-21 13:47:43 发布

阅读量671

点赞数

分类专栏： JAVA开发学习性能测试分析

JAVA开发学习同时被 2 个专栏收录

281 篇文章

订阅专栏

性能测试分析

91 篇文章

订阅专栏

本文探讨了Java中String类的substring和split方法可能导致的内存泄漏问题，通过代码示例展示了如何避免这些问题。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本文大部分内容，摘自下面两篇文章：

http://blog.xebia.com/2007/10/04/leaking-memory-in-java/、

http://www.iteye.com/topic/626801

先用一个极端例子说明String的substring方法引起的OutOfMemoryError问题：

[java]view plaincopy 
   
 public class TestGC {     
   private String large = new String(new char[100000]);     
     
   public String getSubString() {     
     return this.large.substring(0,2);     
   }     
     
   public static void main(String[] args) {     
     ArrayList<String> subStrings = new ArrayList<String>();     
     for (int i = 0; i <1000000; i++) {     
       TestGC testGC = new TestGC();     
       subStrings.add(testGC.getSubString());     
     }     
   }     
 }  

运行该程序，结果出现：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

为什么会出现这个情况？查看一下JDK String类substring方法的源码，可以找到原因，源码如下：

[java]view plaincopy 
   
    public String substring(int beginIndex, int endIndex) {  
 if (beginIndex < 0) {  
     throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);  
 }  
 if (endIndex > count) {  
     throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);  
 }  
 if (beginIndex > endIndex) {  
     throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);  
 }  
 return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :  
     new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);  
    }  

该方法最后一行，调用了String的一个私有的构造方法，如下：

[java]view plaincopy 
   
    // Package private constructor which shares value array for speed.  
    String(int offset, int count, char value[]) {  
 this.value = value;  
 this.offset = offset;  
 this.count = count;  
    }  

从该构造函数的访问权限和注释，可以看出，SUN为了优化性能而专门写了这个构造方法。
该方法为了避免内存拷贝，提高性能，并没有重新创建char数组，而是直接复用了原String对象的char[]，通过改变偏移量和长度来标识不同的字符串内容。也就是说，substring出的来String小对象，仍然会指向原String大对象的char[]，所以就导致了OutOfMemoryError问题。

找到问题之后，将上面代码中，getSubString的方法修改一下，如下：

[java]view plaincopy 
   
 public String getSubString() {  
     return new String(this.large.substring(0,2));   
 }  

将substring的结果，重新new一个String出来。再运行该程序，则没有出现OutOfMemoryError的问题。为什么？因为此时调用的是String类的public的构造方法，该方法源码如下：

[java]view plaincopy 
   
    public String(String original) {  
 int size = original.count;  
 char[] originalValue = original.value;  
 char[] v;  
     if (originalValue.length > size) {  
         // The array representing the String is bigger than the new  
         // String itself.  Perhaps this constructor is being called  
         // in order to trim the baggage, so make a copy of the array.  
            int off = original.offset;  
            v = Arrays.copyOfRange(originalValue, off, off+size);  
     } else {  
         // The array representing the String is the same  
         // size as the String, so no point in making a copy.  
     v = originalValue;  
     }  
 this.offset = 0;  
 this.count = size;  
 this.value = v;  
    }  

从代码可以看出，在String对象中value的length大于count的情况下，会重新创建一个char[]，并进行内存拷贝。

除了substring方法之后，String的split方法，也存在同样的问题，split的源码如下：

[java]view plaincopy 
   
 public String[] split(String regex, int limit) {  
 urn Pattern.compile(regex).split(this, limit);  
 }  

可以看出，String的split方法通过Pattern的split方法来实现，Pattern的split方法源码如下：

[java]view plaincopy 
   
 public String[] split(CharSequence input, int limit) {  
         int index = 0;  
         boolean matchLimited = limit > 0;  
         ArrayList<String> matchList = new ArrayList<String>();  
         Matcher m = matcher(input);  
   
         // Add segments before each match found  
         while(m.find()) {  
             if (!matchLimited || matchList.size() < limit - 1) {  
                 String match = input.subSequence(index, m.start()).toString();  
                 matchList.add(match);  
                 index = m.end();  
             } else if (matchList.size() == limit - 1) { // last one  
                 String match = input.subSequence(index,  
                                                  input.length()).toString();  
                 matchList.add(match);  
                 index = m.end();  
             }  
         }  
   
         // If no match was found, return this  
         if (index == 0)  
             return new String[] {input.toString()};  
   
         // Add remaining segment  
         if (!matchLimited || matchList.size() < limit)  
             matchList.add(input.subSequence(index, input.length()).toString());  
   
         // Construct result  
         int resultSize = matchList.size();  
         if (limit == 0)  
             while (resultSize > 0 && matchList.get(resultSize-1).equals(""))  
                 resultSize--;  
         String[] result = new String[resultSize];  
         return matchList.subList(0, resultSize).toArray(result);  
     }  

方法中的第9行： Stirng match = input.subSequence(intdex, m.start()).toString();
调用了String类的subSequence方法，该方法源码如下：

[java]view plaincopy 
   
 public CharSequence subSequence(int beginIndex, int endIndex) {  
     return this.substring(beginIndex, endIndex);  
 }  

通过代码可以看出，最终调用的是String类的substring方法，因此存在同样的问题。split出来的小对象，直接使用原String对象的char[]。

看了一下StringBuilder和StringBuffer的substring方法，则不存在这样的问题。其源码如下：

[java]view plaincopy 
   
 public String substring(int start, int end) {  
 (start < 0)  
  throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);  
 (end > count)  
  throw new StringIndexOutOfBoundsException(end);  
 (start > end)  
  throw new StringIndexOutOfBoundsException(end - start);  
     return new String(value, start, end - start);  
 }  

最后一行，调用了String类的public构造方法，方法源码如下：

[java]view plaincopy 
   
 public String(char value[], int offset, int count) {  
     if (offset < 0) {  
         throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);  
     }  
     if (count < 0) {  
         throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);  
     }  
     // Note: offset or count might be near -1>>>1.  
     if (offset > value.length - count) {  
         throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);  
     }  
     this.offset = 0;  
     this.count = count;  
     this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);  
 }  